アルツハイマー病のAppNL-G-Fマウスモデルにおける短鎖脂肪酸に対するプロバイオティクスサプリメントの効果

Effects of Probiotic Supplementation on Short Chain Fatty Acids in the AppNL-G-F Mouse Model of Alzheimer's Disease.

• Harpreet Kaur
• Svetlana Golovko
• Mikhail Y Golovko
• Surjeet Singh
• Diane C Darland
• Colin K Combs

抄録

背景:

腸内微生物叢とその代謝物、特に短鎖脂肪酸（SCFAs）は、免疫機能、宿主代謝、さらには行動にまで関与している。

BACKGROUND: The intestinal microbiota and its metabolites, particularly short-chain fatty acids (SCFAs), have been implicated in immune function, host metabolism, and even behavior.

目的:

この研究は、プロバイオティクスの投与が、アルツハイマー病（AD）のマウスモデルにおける脳の変化を減衰させるかもしれない方法で腸内細菌叢とその代謝物のレベルに影響を与えるかどうかを調査するために行われた。

OBJECTIVE: This study was performed to investigate whether probiotic administration influences levels of intestinal microbiota and their metabolites in a fashion that may attenuate brain changes in a mouse model of Alzheimer's disease (AD).

方法:

C57BL/6野生型（WT）マウスをAppNL-G-Fマウスと比較した。動物は、ビヒクルまたはプロバイオティクス（VSL#3）のいずれかで8週間処理した。Aβ、GFAP、Iba-1、c-Fos、およびKi-67免疫組織化学と共に糞便マイクロバイオーム分析を行った。SCFAsはUPLC-MS/MSを用いて血清および脳内のSCFAsを分析した。

METHODS: C57BL/6 wild-type (WT) mice were compared to AppNL-G-Fmice. The animals were treated with either vehicle or probiotic (VSL#3) for 8 weeks. Fecal microbiome analysis along with Aβ, GFAP, Iba-1, c-Fos, and Ki-67 immunohistochemistry was done. SCFAs were analyzed in serum and brains using UPLC-MS/MS.

結果:

プロバイオティクス（VSL#3）の2ヶ月間の補給は、WTとAppNL-G-Fマウスの両方で微生物叢の変化をもたらした。VSL#3投与後、両遺伝子型において血清SCFAsアセテート、酪酸、乳酸の増加が認められた。プロピオン酸とイソ酪酸はAppNL-G-Fマウスでのみ増加した。驚くべきことに、VSL#3はAppNL-G-Fマウスの脳では乳酸と酢酸のみを増加させた。Aβ、GFAP、Iba-1、およびKi-67の海馬免疫活性は、AppNL-G-Fmiceを給与した場合とVSL#3を給与した場合では有意な差は認められなかった。しかし、AppNL-Gを給与したVSL#3マウスでは海馬のc-Fos染色が増加した。

RESULTS: Probiotic (VSL#3) supplementation for 2 months resulted in altered microbiota in both WT and AppNL-G-Fmice. An increase in serum SCFAs acetate, butyrate, and lactate were found in both genotypes following VSL#3 treatment. Propionate and isobutyrate were only increased in AppNL-G-Fmice. Surprisingly, VSL#3 only increased lactate and acetate in brains of AppNL-G-Fmice. No significant differences were observed between vehicle and VSL#3 fed AppNL-G-Fhippocampal immunore activities of Aβ, GFAP, Iba-1, and Ki-67. However, hippocampal c-Fos staining increased in VSL#3 fed AppNL-G-Fmice.

結論:

これらのデータは、ADのAppNL-G-Fmouseモデルにおける腸内細菌叢の異常を示しています。プロバイオティクスVSL＃3給餌は、ニューロン活動マーカー、c-Fosの発現の増加と相関するAppNL-G-Fマウスの乳酸と酢酸の血清と脳の両方のレベルを変更しました。

CONCLUSION: These data demonstrate intestinal dysbiosis in the AppNL-G-Fmouse model of AD. Probiotic VSL#3 feeding altered both serum and brain levels of lactate and acetate in AppNL-G-Fmice correlating with increased expression of the neuronal activity marker, c-Fos.